キャリア及びそれを用いた現像剤
【課題】現像器内部でキャリア表面が、磨耗したり、トナースペントを引き起こしたりすることがなく、長期間安定して帯電安定性を維持することができ、鮮明な画像を得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる長寿命性、省資源性に優れたキャリア及びそれを用いた現像剤の提供を目的とする。
【解決手段】芯材となるコアと、コア表面に形成された被覆層と、被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を有するキャリアと、トナーと、を備えている。
【解決手段】芯材となるコアと、コア表面に形成された被覆層と、被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を有するキャリアと、トナーと、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に用いる２成分系現像剤のキャリア及びそれを用いた現像剤に関し、より詳しくは、表面に被覆層が形成され、表面にトナーが付着し難く耐摩耗性に優れるキャリア及びそれを用いた現像剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、静電潜像を形成された感光体上にトナー粒子を静電気力により付着させる方法として、トナーとキャリアからなる２成分系現像剤を用いた磁気ブラシ現像方法が知られている。
【０００３】
２成分系現像剤を用いた現像方式では、現像器内部で攪拌装置によりトナー粒子とキャリア粒子が攪拌され、それぞれの粒子表面が摩擦によりそれぞれ逆の極性に帯電し、発生した電荷が保持された状態にある。現像時には、トナーとキャリアの混合物である現像剤が、静電潜像を保持した感光体近傍に搬送され、静電潜像の静電気力により、帯電したトナーが感光体表面に引き寄せられる。一方、現像に使用されたキャリアは、再び、現像器内部へ回収され、再攪拌されトナーの対電に寄与する。
【０００４】
従来の画像形成装置の一例について、図面を用いて説明する。図３は従来の画像形成装置を示す要部断面図である。図３中、１０１は静電式複写機やレーザービームプリンタ等の従来の画像形成装置、１０２は予め摩擦帯電されたトナーとキャリアの混合体である現像剤（図示せず）が収容された画像形成装置１０１の現像器、１０３は現像時に現像剤を撹拌する現像剤攪拌ローラ、１０４はマグネットローラ１０５と所定間隔をあけて配設され隙間を通過する現像剤の供給量を調整する現像剤層形成ブレード、１０６は表面に予め静電潜像が形成されマグネットローラ１０５に対向配置された感光体ベルトである。
【０００５】
以上のように構成された従来の画像形成装置について、以下その現像方法を説明する。現像器１０２内部に収容された現像剤は、現像時に現像剤攪拌ローラ１０３により撹拌され、マグネットローラ１０５へ搬送される。マグネットローラ１０５が矢印の方向へ回転することにより、現像剤は現像剤層形成ブレード１０４とマグネットローラ１０５との隙間を通過し、マグネットローラ１０５の回転とともに、感光体ベルト１０６へ接近する。マグネットローラ１０５の表面の現像剤が感光体ベルト１０６に接近したときに、感光体ベルト１０６が矢印の方向へ回転することにより、現像剤に含まれるトナーは、感光体ベルト１０６の表面に形成された静電潜像の持つ静電気により引きつけられ、キャリアとの静電気による吸引力を断ち切って、感光体ベルト１０６の表面の静電潜像上に付着する。
【０００６】
次に、従来の現像剤について、図面を用いて説明する。図４（ａ）は従来の現像剤を示す拡大模式断面図であり、図４（ｂ）は（ａ）におけるＣ部拡大模式断面図である。図４中、１１０は従来の２成分系の現像剤、１１１は現像剤１１０のキャリア、１１２はキャリア１１１の芯材となるコア、１１３はコア１１２の表面に形成されたキャリア１１１の表層材、１１３ａは表層材１１３の表面、１１４はキャリア１１１の周りに静電気により引きつけられた現像剤１１０のトナーである。
【０００７】
一般的に、２成分系の現像剤１１０のキャリア１１１は、マグネタイト、フェライト等の金属酸化物を材料とするコア１１２の表面に、摩擦帯電安定性、耐久性の付与を目的に表層材１１３が被覆されている。しかしながら、長期にわたり現像器１０２の内部でトナー１１４とキャリア１１１が攪拌され衝突を繰り返していくうちに、キャリア１１１の表層材１１３の表面１１３ａの状態に変化が生じ、画像の劣化などが発生する。具体的には
、キャリア１１１の表層材１１３が表面１１３ａから磨耗していき、コア１１２の表面が露出することにより、トナー１１４への帯電性が悪くなり、鮮明な画像が得られなくなる現象や、キャリア１１１の表面にトナー１１４を構成する成分である樹脂、充填材、添加剤等が付着した、所謂、トナースペントによりトナー１１４への帯電性が悪くなり、鮮明な画像が得られなくなる現象、また、キャリア１１１表面の表層材１１３の磨耗と、トナースペントが同時に発生することにより、現像剤１１０としての寿命にいたる現象が発生していた。そこで、これらの課題を解決するため、キャリア１１１としての帯電安定性や、耐久性の向上を図るために、表層材１１３として用いられるコート材は、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等の樹脂をベースとし、各種充填材や添加剤が加えられている。例えば、（特許文献１）には、変性樹脂をベースとした電子写真キャリア用コーティング剤及びそれを用いたキャリアが開示されている。また（特許文献２）には、硬化時の樹脂の構造により樹脂コート層の摩擦帯電性安定性や耐久性を改善した電子写真用キャリア及びそれを用いた現像剤が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２２４４６６号公報
【特許文献２】特開平６−１１８７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。
【０００９】
（１）（特許文献１）、（特許文献２）では、キャリアとしての帯電安定性や、耐久性の向上が図られているが、近年の更なる画像品質の長期安定化、現像器のコストダウンに対する要求を満足することはできず、キャリアの長寿命性に欠けるという課題を有していた。
【００１０】
特に、長期間継続して使用した場合、キャリア表面での経時劣化が生じ、トナーとの帯電性を安定に保つことができず、画像品質の劣化が発生するという課題を有していた。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、現像器内部でキャリア表面が、磨耗したり、トナースペントを引き起こしたりすることがなく、長期間安定して帯電安定性を維持することができる信頼性に優れたキャリアの提供、及びそれを用いた鮮明な画像を得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる長寿命性、省資源性に優れた現像剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明のキャリアは、芯材となるコアと、前記コア表面に形成された被覆層と、前記被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を備えた構成を有している。
【００１３】
これにより、現像器内部でトナーとキャリアを混合攪拌する際に、トナーがキャリア表面の凸部で接触するので、トナーとキャリアとの接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができ、長期安定性、信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００１４】
上記課題を解決するために本発明の現像剤は、芯材となるコアと、前記コア表面に形成された被覆層と、前記被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を有するキャリアと、トナーと、を備えた構成を有している。
【００１５】
これにより、現像器内部でトナーとキャリアを混合攪拌する際に、トナーがキャリア表面の凸部で接触するので、トナーとキャリアとの接触面積を小さくすることができ、キャ
リアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができ、長期にわたる現像を行った際にも、安定した画像を得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる長寿命性、省資源性に優れた現像剤を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明のキャリア及びそれを用いた現像剤によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）キャリアの被覆層の表面に凸部を複数個設けたことにより、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触する接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる耐久性に優れたキャリアを提供することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）シリコーン樹脂を含む被覆層をキャリアのコア表面に被覆することで、キャリア表面の離型性が向上し、トナーの付着力を低下させることができ、キャリア表面へのトナースペントの発生を防止することができる信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００１９】
（２）被覆層が導電材を含むことにより、キャリアの被覆層の導電性を調整することができ、トナーとの摩擦帯電においてトナーを所定の帯電量に帯電させることができる実用性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、
（１）導電材がカーボンブラックであることにより、キャリアの被覆層に適度な導電性を付与することができると共に、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有することにより、被覆層の表面を滑らかに形成することができ、被覆層表面に凸部形成材を保持して凸部を形成することができ、キャリア粒子の被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる信頼性、耐久性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３の効果に加え、
（１）シリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部〜１５重量部の導電材が含まれていることにより、均一な厚みの被覆層を形成することができ、トナーに対し好適な帯電性を与えることができる生産性、信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項２乃至４の内いずれか１項の効果に加え、
（１）シリコーン樹脂１００重量部に対し、凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれていることにより、均一な厚みの被覆層を形成することができると共に、被覆層の表面に十分な数の凸部を形成することができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを効果的に改善することができる耐久性、信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の内いずれか１項の効果に加え、
（１）凸部が、略球面状に形成された表面形状を有するにより、凸部の形状が安定し、キャリアの被覆層の表面とトナーとの接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる耐久性、信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、請求項２乃至６の内いずれか１項の効果に加え、
（１）凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子であることにより、キャリアの表面に形成する被覆層に凸部形成材を混ぜる
だけで球面状の凸部を複数個形成することができ生産性に優れ、トナーと混合攪拌する際に、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触するのをより確実に防ぐことができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる耐久性、低コスト性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７の内いずれか１項の効果に加え、
（１）被覆層が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを有することにより、被覆層表面に凸部形成材を突出させて保持することができ、被覆層に滑らかな凸部を複数個設けることができ、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触するのを確実に防止でき、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができ、耐久性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、
（１）キャリアの被覆層に滑らかな凸部を複数個設け、また、適度な表面粗さを与えたことにより、トナーとキャリアの被覆層との接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗やトナースペントによる帯電性の変化を引き起こすことがなく、長期間安定した帯電性を保持することができ、長期にわたる現像を行った際にも、鮮明な画像を安定して得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる高品質で長寿命性、省資源性に優れた現像剤を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、現像器内部でキャリア表面が、磨耗したり、トナースペントを引き起こしたりすることがなく、長期間安定して帯電安定性を維持することができる信頼性に優れたキャリアを提供するという目的を、キャリアのコア表面に形成した被覆層の表面に複数の凸部を形成することにより実現した。
【００２８】
本発明は、キャリアの被覆層の磨耗やトナースペントによる帯電性の変化を引き起こすことがなく、長期間安定した帯電性を保持することができ、長期にわたる現像を行った際にも、高品質で鮮明な画像を安定して得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる長寿命性、省資源性に優れた現像剤を提供するという目的を、キャリアのコア表面に形成した被覆層の表面に複数の凸部を形成し、トナーとキャリアの被覆層との接触面積を小さくすることにより実現した。
【００２９】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、キャリアであって、芯材となるコアと、前記コア表面に形成された被覆層と、前記被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を備えている構成を有している。
【００３０】
この構成により、以下の作用を有する。
【００３１】
（１）キャリアの芯材となるコア表面に被覆層を形成し、さらに被覆層の表面に凸部を複数個形成したので、現像器内部でトナーとキャリアを混合攪拌する際に、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触する接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができ、長期間、安定した画像を得ることができる。
【００３２】
ここで、キャリアの芯材となるコアとしては、従来から公知のものを使用することができ、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属や、マグネタイト、フェライト等の金属酸化物等が好適に用いられる。これらのコアの粒径は通常の３０μｍ〜３００μｍに形成される。
【００３３】
被覆層を形成する主成分としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等の合成
樹脂が好適に用いられるが、特に被覆層を形成したときの被覆層表面の離型性が良いこと、材料費が低価格であることから、シリコーン樹脂を用いることが望ましい。
【００３４】
被覆層の表面に形成する凸部は、予めキャリアの芯材となるコアに凸部を形成しておき、被覆層で被覆するようにしてもよいし、被覆層を形成する組成物中に略球状等の粒子状の充填材を充填して形成してもよい。凸部の表面を滑らかに形成することにより、トナーとの接触によるダメージを低減することができ、耐久性に優れる。
【００３５】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の発明に記載のキャリアであって、前記被覆層組成物が、シリコーン樹脂と、導電材と、凸部形成材と、を含有する構成を有している。
【００３６】
この構成により、第１の発明の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００３７】
（１）シリコーン樹脂を含む被覆層をキャリアのコア表面に被覆することにより、キャリア表面の離型性を向上させることができ、トナーの付着力を低下させることができ、キャリア表面へのトナースペントの発生を防止することができる。
【００３８】
（２）被覆層が導電材を含むことにより、キャリアの被覆層の導電性を調整することができ、トナーとの摩擦帯電においてトナーを所定の帯電量に帯電させることができ、画像品質を向上させることができる。
【００３９】
ここで、シリコーン樹脂としては、例えば、信越シリコーン社製ＫＲ１５５、ＫＲ１５５、ＫＲ２０１、ＫＲ２６１、ＫＲ２７１、ＫＲ２８０、ＫＲ２８５、ＫＲ３５０や、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製ＳＲ２１００、ＳＲ２１０１、ＳＲ２４００、ＳＲ２４０１、ＳＲ２４０１０、ＳＲ２４１１等の市販品を用いることができる。
【００４０】
導電材としては、従来公知のカーボンブラックやカーボン繊維、金属粉等が好適に用いられる。
【００４１】
凸部形成材としては、略球状等に形成されたシリコーンゴムパウダー、ナイロンパウダー、アクリルパウダー等の樹脂粉、鉄、銅、アルミ等の金属粉、およびアルミナ、シリカ、ジルコニア等のセラミック粉などが好適に用いられる。
【００４２】
これらはキャリアの被覆層を構成する合成樹脂の種類によって適宜、使い分ける必要がある。即ち、合成樹脂に対する濡れ性の悪い凸部形成材であれば、合成樹脂中に均一に分散されずに、キャリア表面に滑らかな凸部を形成することができない。また、合成樹脂と比較して凸部形成材の比重が大きすぎると、被覆層形成時に凸部形成材が被覆層の底に沈降してしまい、凸部形成材の比重が小さすぎると、被覆層形成時に凸部形成材が被覆層の表面に浮いてしまい、いずれもキャリア表面に滑らかな凸部を形成できない。
【００４３】
次にキャリアの被覆層組成物の製造方法について説明する。シリコーン樹脂を硬質樹脂製容器にとり、次に、導電材を秤量し、投入する。更に、ジルコニア球状粒子等の分散メディアを投入する。容器を密封し、ボールミル架台で、所定の時間分散させる。分散液をサンプリングし、粒ゲージを用い、カーボンの分散状態を評価する。その後、凸部形成材を所定の量投入し、更に、ボールミル架台で、所定の時間分散、排出する。分散液の粘度調整のために、トルエン等の有機溶剤を適当量調合、攪拌して、被覆層組成物溶液を得ることができる。
【００４４】
次に、キャリアの製造方法について説明する。キャリアの芯材となるコア材料を流動床
に投入し、コア材料を流動させた状態で、スプレー塗装方法により、被覆層組成物溶液を塗装する。被覆層組成物溶液の投入量は、キャリア重量に対して０．７重量％とする。また、スプレー塗装時には、流動床に８０℃の温風を吹き込み、コア表面に塗装された組成物の表面乾燥を行う。その後、被覆層組成物溶液を塗装したコアをステンレス製バットにとり、２００℃、３時間の乾燥を行い、キャリアを得ることができる。
【００４５】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第２の発明に記載のキャリアであって、前記導電材が、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有するカーボンブラックである構成を有している。
【００４６】
この構成により、第２の発明の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００４７】
（１）導電材がカーボンブラックであることにより、キャリアの被覆層に適度な導電性を付与することができると共に、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有することにより、被覆層の表面を滑らかに形成することができ、被覆層表面に凸部形成材を保持して凸部を形成することができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる。
【００４８】
ここで、カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。被覆層組成物中に含まれるカーボンは、平均粒径０．０５μｍ〜５μｍに分散させることが好ましい。カーボンの平均粒径が０．０５μｍより小さくなるにつれ、加工や取扱いが困難になる傾向があり、５μｍより大きくなるにつれ、被覆層の表面付近に位置したカーボン粒子により被覆層の表面に凹凸が発生し、トナーとの混合攪拌時に、キャリア表面にトナースペントを引き起こし易くなり、帯電性が悪くなる傾向があり、いずれも好ましくない。キャリアの被覆層に分散させるカーボンの平均粒径を５μｍ以下とすることで、被覆層の表面付近に位置したカーボン粒子が、被覆層の表面を荒らすことがなく、滑らかな形状を与えることができる。
【００４９】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第２又は第３の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記シリコーン樹脂１００重量部に対し、前記導電材が５重量部〜１５重量部含まれている構成を有している。
【００５０】
この構成により、第２又は第３の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００５１】
（１）シリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部〜１５重量部の導電材が含まれていることにより、均一な厚みの被覆層を形成することができ、トナーに対し好適な帯電性を与えることができ、画像品質の向上を図ることができる。
【００５２】
ここで、導電材の量がシリコーン樹脂１００重量部に対して５重量部より少なくなるにつれ、キャリアの被覆層の導電性が所定の値よりも低くなり、トナーに対し好適な帯電性を与えることができなくなる傾向があり、２０重量部より多くなるにつれ、キャリアの被覆層の導電性が所定の値よりも高くなり、トナーに対し好適な帯電性を与えることができなくなると共に、被覆層組成物の粘度が上昇し、キャリアのコア表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層が得られなくなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００５３】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第２乃至第４の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記シリコーン樹脂１００重量部に対し、前記凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれている構成を有している。
【００５４】
この構成により、第２乃至第４の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００５５】
（１）シリコーン樹脂１００重量部に対し、凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれていることにより、均一な厚みの被覆層を形成することができると共に、被覆層の表面に十分な数の凸部を形成することができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを効果的に改善することができ耐久性を向上させることができる。
【００５６】
ここで、凸部形成材がシリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部より少なくなるにつれ、被覆層の表面に十分な数の凸部を形成することができず、トナーとの混合攪拌時に、キャリア表面にトナースペントが発生し易く、帯電性が悪くなる傾向があり、２０重量部より多くなるにつれ、被覆層組成物の粘度が上昇し、コア表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層が得られなくなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００５７】
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第１乃至第５の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記凸部が、略半球面状に形成された表面形状を備えている構成を有している。
【００５８】
この構成により、第１乃至第５の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００５９】
（１）凸部が、略半球面状に形成された表面形状を有するにより、凸部の形状が安定し、長期間に渡って、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントの発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００６０】
上記課題を解決するためになされた第７の発明は、第２乃至第６の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子である構成を有している。
【００６１】
この構成により、第２乃至第６の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００６２】
（１）凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子であることにより、キャリアの表面に形成する被覆層に凸部形成材を混ぜるだけで半球面状の凸部を複数個形成することができ、トナーと混合攪拌する際に、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触するのをより確実に防ぐことができる。
【００６３】
ここで、球状粒子の真球度（％）は、対象とする粒子の長径をＡ、短径をＢとするとき、｛１−（Ａ−Ｂ）／（（Ａ＋Ｂ）／２）｝×１００（％）で表される。測定は対象とする粒子の光学顕微鏡または電子顕微鏡写真を撮影し、撮影した粒子の径を計ることによって行う。
【００６４】
凸部形成材である球状粒子の真球度が９０％より小さくなるにつれ、長径と短径の差が大きくなり過ぎて凸部を球面状に形成することができず、トナーとの混合攪拌時に、キャリア表面にトナースペントを引き起こし易く、帯電性が悪くなる傾向があり、９９％より大きくなるにつれ、歩留まりが低下し易く、生産性に欠ける傾向があり、いずれも好ましくない。
【００６５】
凸部形成材である球状粒子の平均粒径が１．５μｍより小さくなるにつれ、凸部形成材が被覆層に埋没して表面に突出し難くなり、球面状の凸部を形成することが困難になる傾向があり、１０μｍより大きくなるにつれ、キャリアとトナーとの混合攪拌時に、キャリアの被覆層表面に形成される凸部と凸部との間にトナーが付着し易くなり、キャリア表面にトナースペントが発生し、帯電性が悪くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００６６】
上記課題を解決するためになされた第８の発明は、第１乃至第７の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記被覆層が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを備えている構成を有している。
【００６７】
この構成により、第１乃至第７の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００６８】
（１）被覆層が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを有することにより、被覆層を均一に形成することができると共に、被覆層表面に凸部形成材を突出させて保持することができ、被覆層に滑らかな凸部を複数個設けることができ、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触するのを確実に防止でき、安定した帯電性をえることができる。
【００６９】
ここで、表面粗さＲｚは、ＪＩＳハンドブック３４金属表面処理に記載の表面粗さ評価基準であり、接触式等の表面粗さ計により求められる断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分において、平均線に平行、かつ、断面曲線を横切らない直線から縦倍率の方向に測定した最高から５番目までの山頂の標高の平均値と最深から５番目までの谷底の標高の平均値との差の値をマイクロメートルで表したものをいう。
【００７０】
被覆層の表面粗さＲｚが２μｍより小さくなるにつれ、歩留まりが低下し易く、生産性に欠ける傾向があり、１０μｍより大きくなるにつれ、凸部が被覆層の表面の粗さの中に紛れ、独立した半球面状の凸部を形成することが困難になる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００７１】
上記課題を解決するためになされた第９の発明は、現像剤であって、請求項１乃至８の内いずれか１項に記載のキャリアと、トナーと、を備えている構成を有している。
【００７２】
この構成により、以下のような作用を有する。
【００７３】
（１）キャリアの被覆層に滑らかな凸部を複数個設け、また、適度な表面粗さを与えたことにより、トナーとキャリアの被覆層との接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗やトナースペントによる帯電性の変化を引き起こすことがなく、長期間安定した帯電性を保持することができ、現像器の耐久性を向上させることができ、長期にわたる現像を行った際にも、鮮明な画像を安定して得ることができる。
【００７４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、各図に基づいて説明する。
【００７５】
図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるキャリアを示す拡大模式断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）におけるＡ部拡大模式断面図である。
【００７６】
図１中、１１は本発明の実施の形態１におけるキャリア、１２は鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属や、マグネタイト、フェライト等の金属酸化物等で粒径が３０μｍ〜３００μｍの略球状に形成されたキャリア１１の芯材となるコア、１３はコア１２の表面に形成されたキャリア１１の被覆層、１３ａは被覆層１３の表面に突出して複数形成された
略半球状の表面形状を有する凸部である。
【００７７】
被覆層１３は、シリコーン樹脂１００重量部に対し、導電材である平均粒径が０．０５μｍ〜５μｍのカーボンブラックを５重量部〜１５重量部、凸部形成材である真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成されたシリコーンゴムパウダー、ナイロンパウダー、アクリルパウダー等の樹脂粉、鉄、銅、アルミ等の金属粉、およびアルミナ、シリカ、ジルコニア等のセラミック粉などの球状粒子を５重量部〜２０重量部含む被覆層組成物により形成した。
【００７８】
被覆層１３の樹脂成分としてシリコーン樹脂を使用することにより、被覆層１３表面の離型性が良く、生産性、低コスト性に優れる。
【００７９】
導電材の量がシリコーン樹脂１００重量部に対して５重量部より少なくなるにつれ、キャリア１１の被覆層１３の導電性が所定の値よりも低くなり、トナーに対し好適な帯電性を与えることができなくなる傾向があり、２０重量部より多くなるにつれ、キャリア１１の被覆層１３の導電性が所定の値よりも高くなり、トナーに対し好適な帯電性を与えることができなくなると共に、被覆層組成物の粘度が上昇し、キャリア１１のコア１２表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層１３が得られなくなる傾向があることがわかった。
【００８０】
また、導電材であるカーボンブラックのカーボンの平均粒径が０．０５μｍより小さくなるにつれ、加工や取扱いが困難となって生産性に欠け、５μｍより大きくなるにつれ、被覆層１３の表面付近に位置したカーボン粒子により被覆層１３の表面に凹凸が発生し、トナーとの混合攪拌時に、キャリア１１の表面にトナースペントを引き起こし易くなり、帯電性が悪くなることがわかった。
【００８１】
キャリア１１の被覆層１３に分散させるカーボンの平均粒径を５μｍ以下とすることで、被覆層１３の表面付近に位置したカーボン粒子が、被覆層１３の表面を荒らすことがなく、滑らかな形状をえられることがわかった。
【００８２】
凸部形成材がシリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部より少なくなるにつれ、被覆層１３の表面に十分な数の凸部１３ａを形成することができず、トナーとの混合攪拌時に、キャリア１１表面にトナースペントが発生し易く、帯電性が悪くなる傾向があり、２０重量部より多くなるにつれ、キャリア１１の被覆層組成物の粘度が上昇し、コア１２表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層１３が得られなくなる傾向があることがわかった。
【００８３】
また、凸部形成材である球状粒子の真球度が９０％より小さくなるにつれ、長径と短径の差が大きくなり過ぎて凸部１３ａを半球面状に形成することができず、トナーとの混合攪拌時に、キャリア１２表面にトナースペントを引き起こし易く、帯電性が悪くなる傾向があり、９９％より大きくなるにつれ、歩留まりが低下し易く、生産性に欠ける傾向があることがわかった。
【００８４】
凸部形成材である球状粒子の平均粒径が１．５μｍより小さくなるにつれ、凸部形成材が被覆層１３に埋没して表面に突出し難くなり、球面状の凸部１３ａを形成することが困難になる傾向があり、１０μｍより大きくなるにつれ、キャリア１１とトナーとの混合攪拌時に、キャリア１１の被覆層１３表面に形成される凸部１３ａ同士の間にトナーが付着し易くなり、キャリア１１表面にトナースペントが発生し、帯電性が悪くなる傾向があることがわかった。
【００８５】
また、被覆層の表面粗さＲｚは２μｍ〜１０μｍに形成した。被覆層１３の表面粗さＲｚが２μｍより小さくなるにつれ、歩留まりが低下し易く、生産性に欠ける傾向があり、１０μｍより大きくなるにつれ、凸部１３ａが被覆層１３の表面の粗さの中に紛れ、独立した球面状の凸部１３ａを形成することが困難になる傾向があることがわかった。
【００８６】
以上のように形成された実施の形態１におけるキャリアを用いた現像剤について、以下、図面を用いて説明する。
【００８７】
図２（ａ）は本発明の実施の形態１におけるキャリアを用いた現像剤を示す拡大模式断面図であり、図２（ｂ）は（ａ）におけるＢ部拡大模式断面図である。
【００８８】
図２中、１４はキャリア１１の周りに静電気により引きつけられたトナー、２０は本発明の実施の形態１におけるキャリア１１を用いた２成分系の現像剤である。
【００８９】
現像器内部でトナー１４とキャリア１１を混合攪拌する際に、トナー１４がキャリア１１表面の凸部１４で接触するので、トナー１４がキャリア１１の被覆層１３に直接、接触するのを防止でき、キャリア１１の被覆層１３の磨耗を低減させることができ、トナースペントの発生を抑えることができる。
【００９０】
以上のように本発明の実施の形態１におけるキャリア及びそれを用いた現像剤は構成されているので、以下のような作用を有する。
【００９１】
（１）キャリア１１の芯材となるコア１２表面に被覆層１３を形成し、さらに被覆層１３の表面に凸部１３ａを複数個形成したので、現像器内部でトナー１４とキャリア１１を混合攪拌する際に、トナー１４とキャリア１１の被覆層１３が直接、接触する接触面積を小さくすることができ、キャリア１１の被覆層１３の磨耗、トナースペントを改善することができ、長期間、安定した画像を得ることができる。
【００９２】
（２）シリコーン樹脂を含む被覆層１３をキャリア１１のコア１２の表面に被覆することにより、キャリア１１の表面の離型性を向上させることができ、トナー１４の付着力を低下させることができ、キャリア１１の表面へのトナースペントの発生を防止することができる。
【００９３】
（３）被覆層１３が導電材を含むことにより、キャリア１１の被覆層１３の導電性を調整することができ、トナー１４との摩擦帯電においてトナー１４を所定の帯電量に帯電させることができ、画像品質を向上させることができる。
【００９４】
（４）導電材がカーボンブラックであることにより、キャリア１１の被覆層１３に適度な導電性を付与することができると共に、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有することにより、被覆層１３の表面を滑らかに形成することができ、被覆層１３の表面に凸部形成材を保持して凸部１３ａを形成することができ、キャリア１１の被覆層１３の磨耗、トナースペントを改善することができる。
【００９５】
（５）シリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部〜１５重量部の導電材が含まれていることにより、均一な厚みの被覆層１３を形成することができ、トナー１４に対し好適な帯電性を与えることができ、画像品質の向上を図ることができる。
【００９６】
（６）シリコーン樹脂１００重量部に対し、凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれていることにより、均一な厚みの被覆層１３を形成することができると共に、被覆層１３の表面に十分な数の凸部１３ａを形成することができ、キャリア１１の被覆層１３の磨耗
、トナースペントを効果的に改善することができ耐久性を向上させることができる。
【００９７】
（７）凸部１３ａが、略半球面状に形成された表面形状を有するにより、凸部１３ａの形状が安定し、長期間に渡って、キャリア１１の被覆層１３の磨耗、トナースペントの発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００９８】
（８）凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子であることにより、キャリア１１の表面に形成する被覆層１３に凸部形成材を混ぜるだけで球面状の凸部１３ａを複数個形成することができ、トナー１４と混合攪拌する際に、トナー１４とキャリア１１の被覆層１３が直接、接触するのをより確実に防ぐことができる。
【００９９】
（９）被覆層１３が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを有することにより、被覆層１３を均一に形成することができると共に、被覆層１３の表面に凸部形成材を突出させて保持することができ、被覆層１３に滑らかな凸部１３ａを複数個設けることができ、トナー１４とキャリア１１の被覆層１３ａが直接、接触するのを確実に防止でき、安定した帯電性をえることができる。
【０１００】
（１０）キャリア１１の被覆層１３に滑らかな凸部１３ａを複数個設け、また、適度な表面粗さを与えることによりトナー１４と被覆層１３との接触面積を小さくした現像剤２０を用いることで、キャリア１１の被覆層１３の磨耗やトナースペントによる帯電性の変化を引き起こすことがなく、長期間安定した帯電性を保持することができ、現像器の耐久性を向上させることができ、長期にわたる現像を行った際にも、鮮明な画像を安定して得ることができ、省資源性に優れる。
【実施例１】
【０１０１】
以下、本発明の実施例を説明する。
【０１０２】
まず、キャリアの被覆層組成物の製造方法について説明する。
【０１０３】
被覆層を形成する組成物の樹脂成分として、東レ・ダウコーニングシリコーン社製シリコーン樹脂ＳＲ−２４１１（固形分２０％）５００ｇ（樹脂成分１００ｇ）を容量２Ｌの硬質樹脂製容器にとり、次に、導電材として、Ｈｕｂｅｒ社製ミディアム・サーマルカーボンを所定の量（（表２）、（表３）参照）秤量し、投入した。更に、φ５ｍｍジルコニア球状粒子を分散メディアとして、５００ｃｃカップ一杯分を投入した。その後、容器を密封し、ボールミル架台で、所定の時間分散させた。分散液をサンプリングし、フルスケール２５μｍの粒ゲージを用い、カーボンの分散状態を評価した。その後、凸部形成材である球状粒子を所定の量（（表２）、（表３）参照）投入し、更に、ボールミル架台で、所定の時間分散、排出した。その後、分散液の粘度調整のために、有機溶剤であるトルエンを適当量調合、攪拌して、キャリアの被覆層を形成する被覆層組成物溶液を得た。
【０１０４】
凸部形成材として、真球度９９％の球状シリカ（株式会社アドマテック製アドマファイン）、真球度９０％のガラスビーズ（株式会社東芝バロティーニ製中空ガラスビーズ）、真球度７０％の不定形シリカ（株式会社富士シリシア化学製サイリシア）を用いた。この凸部形成材Ｃ１〜Ｃ５の特徴を（表１）に示す。
【０１０５】
【表１】
【０１０６】
次に、本発明のキャリアの製造方法を説明する。
【０１０７】
キャリアの芯材となるコア材料として、市販のフェライトキャリア（ＦＬ−１５０Ｔ、パウダーテック社製）を用いた。コア材料２ｋｇを流動床に投入し、コア材料を流動させた状態で、スプレー塗装方法により、被覆層組成物溶液を塗装した。該組成物の投入量は、キャリア重量に対して０．７重量％とした。また、スプレー塗装時には、流動床に８０℃の温風を吹き込み、キャリア表面に塗装された該組成物の表面乾燥を行った。その後、該組成物を塗装したコア材料をステンレス製バットにとり、２００℃３時間の乾燥を行い、キャリアを得た。
【０１０８】
このようにして作製したキャリアを用いて、現像性試験を行った。
【０１０９】
試験に用いた現像剤は、前述のキャリアと、当社製トナー（品番ＦＣＳ１９７０）を調合し、トナー濃度５％の配合比とした。この現像剤を現像器に６００ｇ計り取り、当社製プリンタＷＯＲＫＩＯ ＤＰ−３０１０に装着し、現像性試験を行った。
【０１１０】
現像性試験で行った評価項目は、初期と１２万枚印刷後の帯電量とカブリ及び、キャリアの被覆層の電子顕微鏡観察による磨耗の評価を行った。帯電量については、ブローオフ摩擦帯電量測定装置（東芝ケミカル社製）を用いて評価を行った。
【０１１１】
キャリア９．５ｇとトナー０．５ｇをポリエチレン製１００ｍｌ容器にとり、この容器を回転台上で毎分３００回転の速度で５分間回転させ、その後、キャリアとトナーの混合物約１ｇを取り出す。これをブローオフ摩擦帯電量測定装置にかけ、計測された帯電量をトナー１ｇ当たりに換算したものを帯電量とした。
【０１１２】
カブリについては、白色計ＭＯＤＥＬＺ−１００１ＤＰ（日本電色工業社製）を用いて、用紙の白地部分に発生したカブリの絶対濃度を白色計で測定した。
【０１１３】
以下に実施例及び比較例の現像性試験結果について説明する。
【０１１４】
実施例及び比較例に用いたキャリアの被覆層組成物と特性、及び評価結果を（表２）及び（表３）に示す。
【０１１５】
【表２】
【０１１６】
【表３】
【０１１７】
（実施例１）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ１を用いて被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１．５μｍ、真球度は９９％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化は小さく、また、被覆層の表面状態も良好であった。
【０１１８】
（実施例２）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ３を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１０μｍ、真球度は９０％であ
り、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化は小さく、また、被覆層の表面状態も良好であった。
【０１１９】
（実施例３）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ１を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１．５μｍ、真球度は９９％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化は小さく、また、被覆層の表面状態も良好であった。
【０１２０】
（実施例４）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ３を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１０μｍ、真球度は９０％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化は小さく、また、被覆層の表面状態も良好であった。
【０１２１】
（比較例１）シリコーン樹脂、導電材を用い、凸部形成材を含まない被覆層組成物を作製した。１２万枚印刷後の帯電量、カブリの数値変化が大きく、また、被覆層表面の磨耗が観察された。これは凸部形成材を含まないことにより、被覆層の表面に凸部が形成されなかったためである。
【０１２２】
（比較例２）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ１を用い被覆層組成物を作製した。導電材の粒径が大き過ぎることにより、導電材の分散が不十分で、被覆層に表面荒れが発生し、均一な被覆層が得られず、以降の評価を中止した。
【０１２３】
（比較例３）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ２を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は０．３μｍ、真球度は９９％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化が大きく、また、被覆層表面の磨耗が観察された。これは凸部形成材の球状粒子の平均粒径が０．３μｍと小さいことにより、凸部形成材が被覆層に埋没し、球面状の凸部が形成されなかったためである。
【０１２４】
（比較例４）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ４を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は４５μｍ、真球度は９０％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化が大きく、また、被覆層の表面の観察ではトナースペント及び、球状粒子が脱落した跡が観察された。これは凸部形成材の球状粒子の平均粒径が４５μｍと大きいことにより、凸部と凸部との間が開き過ぎてトナーが付着し易くなったためである。
【０１２５】
（比較例５）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ５を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１．４μｍ、真球度は７０％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化が大きく、また、被覆層の表面の観察ではトナースペント及び磨耗が観察された。これは、球状粒子の長径と短径の差が大きくなり過ぎて凸部を球面状に形成することができなかったためである。
【０１２６】
（比較例６）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ１を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１．５μｍ、真球度は９９％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化が大きく、また、被覆層の表面の磨耗が観察された。これは樹脂成分１００重量部に対し凸部形成材が３０重量部と多く、被覆層組成物の粘度が上昇し、コア表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層が得られなかったためである。
【０１２７】
以上の結果から、本発明のキャリア及びそれを用いた現像剤によれば、現像器内部でキャリア表面が、磨耗したり、トナースペントを引き起こしたりすることがなく、長期間安
定して帯電安定性を維持することができ、鮮明な画像を得ることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、画像形成装置に用いる２成分系現像剤のキャリア及びそれを用いた現像剤に関し、現像器内部でキャリア表面が、磨耗したり、トナースペントを引き起こしたりすることがなく、長期間安定して帯電安定性を維持することができる信頼性に優れたキャリアの提供及びそれを用いて鮮明な画像を得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる長寿命性、省資源性に優れた現像剤の提供を実現するものであり、近年の画像品質の長期安定化、現像器のコストダウンに対する要求を満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるキャリアを示す拡大模式断面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ部拡大模式断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１におけるキャリアを用いた現像剤を示す拡大模式断面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ部拡大模式断面図
【図３】従来の画像形成装置を示す要部断面図
【図４】（ａ）従来の現像剤を示す拡大模式断面図、（ｂ）（ａ）におけるＣ部拡大模式断面図
【符号の説明】
【０１３０】
１１ キャリア
１２ コア
１３ 被覆層
１３ａ 凸部
１４ トナー
２０ 現像剤
１０１ 従来の画像形成装置
１０２ 現像器
１０３ 現像剤攪拌ローラ
１０４ 現像剤層形成ブレード
１０５ マグネットローラ
１０６ 感光体ベルト
１１０ 従来の２成分系の現像剤
１１１ キャリア
１１２ コア
１１３ 表層材
１１３ａ 表面
１１４ トナー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に用いる２成分系現像剤のキャリア及びそれを用いた現像剤に関し、より詳しくは、表面に被覆層が形成され、表面にトナーが付着し難く耐摩耗性に優れるキャリア及びそれを用いた現像剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、静電潜像を形成された感光体上にトナー粒子を静電気力により付着させる方法として、トナーとキャリアからなる２成分系現像剤を用いた磁気ブラシ現像方法が知られている。
【０００３】
２成分系現像剤を用いた現像方式では、現像器内部で攪拌装置によりトナー粒子とキャリア粒子が攪拌され、それぞれの粒子表面が摩擦によりそれぞれ逆の極性に帯電し、発生した電荷が保持された状態にある。現像時には、トナーとキャリアの混合物である現像剤が、静電潜像を保持した感光体近傍に搬送され、静電潜像の静電気力により、帯電したトナーが感光体表面に引き寄せられる。一方、現像に使用されたキャリアは、再び、現像器内部へ回収され、再攪拌されトナーの対電に寄与する。
【０００４】
従来の画像形成装置の一例について、図面を用いて説明する。図３は従来の画像形成装置を示す要部断面図である。図３中、１０１は静電式複写機やレーザービームプリンタ等の従来の画像形成装置、１０２は予め摩擦帯電されたトナーとキャリアの混合体である現像剤（図示せず）が収容された画像形成装置１０１の現像器、１０３は現像時に現像剤を撹拌する現像剤攪拌ローラ、１０４はマグネットローラ１０５と所定間隔をあけて配設され隙間を通過する現像剤の供給量を調整する現像剤層形成ブレード、１０６は表面に予め静電潜像が形成されマグネットローラ１０５に対向配置された感光体ベルトである。
【０００５】
以上のように構成された従来の画像形成装置について、以下その現像方法を説明する。現像器１０２内部に収容された現像剤は、現像時に現像剤攪拌ローラ１０３により撹拌され、マグネットローラ１０５へ搬送される。マグネットローラ１０５が矢印の方向へ回転することにより、現像剤は現像剤層形成ブレード１０４とマグネットローラ１０５との隙間を通過し、マグネットローラ１０５の回転とともに、感光体ベルト１０６へ接近する。マグネットローラ１０５の表面の現像剤が感光体ベルト１０６に接近したときに、感光体ベルト１０６が矢印の方向へ回転することにより、現像剤に含まれるトナーは、感光体ベルト１０６の表面に形成された静電潜像の持つ静電気により引きつけられ、キャリアとの静電気による吸引力を断ち切って、感光体ベルト１０６の表面の静電潜像上に付着する。
【０００６】
次に、従来の現像剤について、図面を用いて説明する。図４（ａ）は従来の現像剤を示す拡大模式断面図であり、図４（ｂ）は（ａ）におけるＣ部拡大模式断面図である。図４中、１１０は従来の２成分系の現像剤、１１１は現像剤１１０のキャリア、１１２はキャリア１１１の芯材となるコア、１１３はコア１１２の表面に形成されたキャリア１１１の表層材、１１３ａは表層材１１３の表面、１１４はキャリア１１１の周りに静電気により引きつけられた現像剤１１０のトナーである。
【０００７】
一般的に、２成分系の現像剤１１０のキャリア１１１は、マグネタイト、フェライト等の金属酸化物を材料とするコア１１２の表面に、摩擦帯電安定性、耐久性の付与を目的に表層材１１３が被覆されている。しかしながら、長期にわたり現像器１０２の内部でトナー１１４とキャリア１１１が攪拌され衝突を繰り返していくうちに、キャリア１１１の表層材１１３の表面１１３ａの状態に変化が生じ、画像の劣化などが発生する。具体的には
、キャリア１１１の表層材１１３が表面１１３ａから磨耗していき、コア１１２の表面が露出することにより、トナー１１４への帯電性が悪くなり、鮮明な画像が得られなくなる現象や、キャリア１１１の表面にトナー１１４を構成する成分である樹脂、充填材、添加剤等が付着した、所謂、トナースペントによりトナー１１４への帯電性が悪くなり、鮮明な画像が得られなくなる現象、また、キャリア１１１表面の表層材１１３の磨耗と、トナースペントが同時に発生することにより、現像剤１１０としての寿命にいたる現象が発生していた。そこで、これらの課題を解決するため、キャリア１１１としての帯電安定性や、耐久性の向上を図るために、表層材１１３として用いられるコート材は、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等の樹脂をベースとし、各種充填材や添加剤が加えられている。例えば、（特許文献１）には、変性樹脂をベースとした電子写真キャリア用コーティング剤及びそれを用いたキャリアが開示されている。また（特許文献２）には、硬化時の樹脂の構造により樹脂コート層の摩擦帯電性安定性や耐久性を改善した電子写真用キャリア及びそれを用いた現像剤が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２２４４６６号公報
【特許文献２】特開平６−１１８７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。
【０００９】
（１）（特許文献１）、（特許文献２）では、キャリアとしての帯電安定性や、耐久性の向上が図られているが、近年の更なる画像品質の長期安定化、現像器のコストダウンに対する要求を満足することはできず、キャリアの長寿命性に欠けるという課題を有していた。
【００１０】
特に、長期間継続して使用した場合、キャリア表面での経時劣化が生じ、トナーとの帯電性を安定に保つことができず、画像品質の劣化が発生するという課題を有していた。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、現像器内部でキャリア表面が、磨耗したり、トナースペントを引き起こしたりすることがなく、長期間安定して帯電安定性を維持することができる信頼性に優れたキャリアの提供、及びそれを用いた鮮明な画像を得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる長寿命性、省資源性に優れた現像剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明のキャリアは、芯材となるコアと、前記コア表面に形成された被覆層と、前記被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を備えた構成を有している。
【００１３】
これにより、現像器内部でトナーとキャリアを混合攪拌する際に、トナーがキャリア表面の凸部で接触するので、トナーとキャリアとの接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができ、長期安定性、信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００１４】
上記課題を解決するために本発明の現像剤は、芯材となるコアと、前記コア表面に形成された被覆層と、前記被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を有するキャリアと、トナーと、を備えた構成を有している。
【００１５】
これにより、現像器内部でトナーとキャリアを混合攪拌する際に、トナーがキャリア表面の凸部で接触するので、トナーとキャリアとの接触面積を小さくすることができ、キャ
リアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができ、長期にわたる現像を行った際にも、安定した画像を得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる長寿命性、省資源性に優れた現像剤を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明のキャリア及びそれを用いた現像剤によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）キャリアの被覆層の表面に凸部を複数個設けたことにより、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触する接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる耐久性に優れたキャリアを提供することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）シリコーン樹脂を含む被覆層をキャリアのコア表面に被覆することで、キャリア表面の離型性が向上し、トナーの付着力を低下させることができ、キャリア表面へのトナースペントの発生を防止することができる信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００１９】
（２）被覆層が導電材を含むことにより、キャリアの被覆層の導電性を調整することができ、トナーとの摩擦帯電においてトナーを所定の帯電量に帯電させることができる実用性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、
（１）導電材がカーボンブラックであることにより、キャリアの被覆層に適度な導電性を付与することができると共に、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有することにより、被覆層の表面を滑らかに形成することができ、被覆層表面に凸部形成材を保持して凸部を形成することができ、キャリア粒子の被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる信頼性、耐久性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３の効果に加え、
（１）シリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部〜１５重量部の導電材が含まれていることにより、均一な厚みの被覆層を形成することができ、トナーに対し好適な帯電性を与えることができる生産性、信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項２乃至４の内いずれか１項の効果に加え、
（１）シリコーン樹脂１００重量部に対し、凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれていることにより、均一な厚みの被覆層を形成することができると共に、被覆層の表面に十分な数の凸部を形成することができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを効果的に改善することができる耐久性、信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の内いずれか１項の効果に加え、
（１）凸部が、略球面状に形成された表面形状を有するにより、凸部の形状が安定し、キャリアの被覆層の表面とトナーとの接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる耐久性、信頼性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、請求項２乃至６の内いずれか１項の効果に加え、
（１）凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子であることにより、キャリアの表面に形成する被覆層に凸部形成材を混ぜる
だけで球面状の凸部を複数個形成することができ生産性に優れ、トナーと混合攪拌する際に、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触するのをより確実に防ぐことができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる耐久性、低コスト性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７の内いずれか１項の効果に加え、
（１）被覆層が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを有することにより、被覆層表面に凸部形成材を突出させて保持することができ、被覆層に滑らかな凸部を複数個設けることができ、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触するのを確実に防止でき、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができ、耐久性に優れたキャリアを提供することができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、
（１）キャリアの被覆層に滑らかな凸部を複数個設け、また、適度な表面粗さを与えたことにより、トナーとキャリアの被覆層との接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗やトナースペントによる帯電性の変化を引き起こすことがなく、長期間安定した帯電性を保持することができ、長期にわたる現像を行った際にも、鮮明な画像を安定して得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる高品質で長寿命性、省資源性に優れた現像剤を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、現像器内部でキャリア表面が、磨耗したり、トナースペントを引き起こしたりすることがなく、長期間安定して帯電安定性を維持することができる信頼性に優れたキャリアを提供するという目的を、キャリアのコア表面に形成した被覆層の表面に複数の凸部を形成することにより実現した。
【００２８】
本発明は、キャリアの被覆層の磨耗やトナースペントによる帯電性の変化を引き起こすことがなく、長期間安定した帯電性を保持することができ、長期にわたる現像を行った際にも、高品質で鮮明な画像を安定して得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる長寿命性、省資源性に優れた現像剤を提供するという目的を、キャリアのコア表面に形成した被覆層の表面に複数の凸部を形成し、トナーとキャリアの被覆層との接触面積を小さくすることにより実現した。
【００２９】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、キャリアであって、芯材となるコアと、前記コア表面に形成された被覆層と、前記被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を備えている構成を有している。
【００３０】
この構成により、以下の作用を有する。
【００３１】
（１）キャリアの芯材となるコア表面に被覆層を形成し、さらに被覆層の表面に凸部を複数個形成したので、現像器内部でトナーとキャリアを混合攪拌する際に、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触する接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができ、長期間、安定した画像を得ることができる。
【００３２】
ここで、キャリアの芯材となるコアとしては、従来から公知のものを使用することができ、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属や、マグネタイト、フェライト等の金属酸化物等が好適に用いられる。これらのコアの粒径は通常の３０μｍ〜３００μｍに形成される。
【００３３】
被覆層を形成する主成分としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等の合成
樹脂が好適に用いられるが、特に被覆層を形成したときの被覆層表面の離型性が良いこと、材料費が低価格であることから、シリコーン樹脂を用いることが望ましい。
【００３４】
被覆層の表面に形成する凸部は、予めキャリアの芯材となるコアに凸部を形成しておき、被覆層で被覆するようにしてもよいし、被覆層を形成する組成物中に略球状等の粒子状の充填材を充填して形成してもよい。凸部の表面を滑らかに形成することにより、トナーとの接触によるダメージを低減することができ、耐久性に優れる。
【００３５】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の発明に記載のキャリアであって、前記被覆層組成物が、シリコーン樹脂と、導電材と、凸部形成材と、を含有する構成を有している。
【００３６】
この構成により、第１の発明の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００３７】
（１）シリコーン樹脂を含む被覆層をキャリアのコア表面に被覆することにより、キャリア表面の離型性を向上させることができ、トナーの付着力を低下させることができ、キャリア表面へのトナースペントの発生を防止することができる。
【００３８】
（２）被覆層が導電材を含むことにより、キャリアの被覆層の導電性を調整することができ、トナーとの摩擦帯電においてトナーを所定の帯電量に帯電させることができ、画像品質を向上させることができる。
【００３９】
ここで、シリコーン樹脂としては、例えば、信越シリコーン社製ＫＲ１５５、ＫＲ１５５、ＫＲ２０１、ＫＲ２６１、ＫＲ２７１、ＫＲ２８０、ＫＲ２８５、ＫＲ３５０や、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製ＳＲ２１００、ＳＲ２１０１、ＳＲ２４００、ＳＲ２４０１、ＳＲ２４０１０、ＳＲ２４１１等の市販品を用いることができる。
【００４０】
導電材としては、従来公知のカーボンブラックやカーボン繊維、金属粉等が好適に用いられる。
【００４１】
凸部形成材としては、略球状等に形成されたシリコーンゴムパウダー、ナイロンパウダー、アクリルパウダー等の樹脂粉、鉄、銅、アルミ等の金属粉、およびアルミナ、シリカ、ジルコニア等のセラミック粉などが好適に用いられる。
【００４２】
これらはキャリアの被覆層を構成する合成樹脂の種類によって適宜、使い分ける必要がある。即ち、合成樹脂に対する濡れ性の悪い凸部形成材であれば、合成樹脂中に均一に分散されずに、キャリア表面に滑らかな凸部を形成することができない。また、合成樹脂と比較して凸部形成材の比重が大きすぎると、被覆層形成時に凸部形成材が被覆層の底に沈降してしまい、凸部形成材の比重が小さすぎると、被覆層形成時に凸部形成材が被覆層の表面に浮いてしまい、いずれもキャリア表面に滑らかな凸部を形成できない。
【００４３】
次にキャリアの被覆層組成物の製造方法について説明する。シリコーン樹脂を硬質樹脂製容器にとり、次に、導電材を秤量し、投入する。更に、ジルコニア球状粒子等の分散メディアを投入する。容器を密封し、ボールミル架台で、所定の時間分散させる。分散液をサンプリングし、粒ゲージを用い、カーボンの分散状態を評価する。その後、凸部形成材を所定の量投入し、更に、ボールミル架台で、所定の時間分散、排出する。分散液の粘度調整のために、トルエン等の有機溶剤を適当量調合、攪拌して、被覆層組成物溶液を得ることができる。
【００４４】
次に、キャリアの製造方法について説明する。キャリアの芯材となるコア材料を流動床
に投入し、コア材料を流動させた状態で、スプレー塗装方法により、被覆層組成物溶液を塗装する。被覆層組成物溶液の投入量は、キャリア重量に対して０．７重量％とする。また、スプレー塗装時には、流動床に８０℃の温風を吹き込み、コア表面に塗装された組成物の表面乾燥を行う。その後、被覆層組成物溶液を塗装したコアをステンレス製バットにとり、２００℃、３時間の乾燥を行い、キャリアを得ることができる。
【００４５】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第２の発明に記載のキャリアであって、前記導電材が、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有するカーボンブラックである構成を有している。
【００４６】
この構成により、第２の発明の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００４７】
（１）導電材がカーボンブラックであることにより、キャリアの被覆層に適度な導電性を付与することができると共に、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有することにより、被覆層の表面を滑らかに形成することができ、被覆層表面に凸部形成材を保持して凸部を形成することができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを改善することができる。
【００４８】
ここで、カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。被覆層組成物中に含まれるカーボンは、平均粒径０．０５μｍ〜５μｍに分散させることが好ましい。カーボンの平均粒径が０．０５μｍより小さくなるにつれ、加工や取扱いが困難になる傾向があり、５μｍより大きくなるにつれ、被覆層の表面付近に位置したカーボン粒子により被覆層の表面に凹凸が発生し、トナーとの混合攪拌時に、キャリア表面にトナースペントを引き起こし易くなり、帯電性が悪くなる傾向があり、いずれも好ましくない。キャリアの被覆層に分散させるカーボンの平均粒径を５μｍ以下とすることで、被覆層の表面付近に位置したカーボン粒子が、被覆層の表面を荒らすことがなく、滑らかな形状を与えることができる。
【００４９】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第２又は第３の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記シリコーン樹脂１００重量部に対し、前記導電材が５重量部〜１５重量部含まれている構成を有している。
【００５０】
この構成により、第２又は第３の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００５１】
（１）シリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部〜１５重量部の導電材が含まれていることにより、均一な厚みの被覆層を形成することができ、トナーに対し好適な帯電性を与えることができ、画像品質の向上を図ることができる。
【００５２】
ここで、導電材の量がシリコーン樹脂１００重量部に対して５重量部より少なくなるにつれ、キャリアの被覆層の導電性が所定の値よりも低くなり、トナーに対し好適な帯電性を与えることができなくなる傾向があり、２０重量部より多くなるにつれ、キャリアの被覆層の導電性が所定の値よりも高くなり、トナーに対し好適な帯電性を与えることができなくなると共に、被覆層組成物の粘度が上昇し、キャリアのコア表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層が得られなくなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００５３】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第２乃至第４の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記シリコーン樹脂１００重量部に対し、前記凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれている構成を有している。
【００５４】
この構成により、第２乃至第４の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００５５】
（１）シリコーン樹脂１００重量部に対し、凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれていることにより、均一な厚みの被覆層を形成することができると共に、被覆層の表面に十分な数の凸部を形成することができ、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントを効果的に改善することができ耐久性を向上させることができる。
【００５６】
ここで、凸部形成材がシリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部より少なくなるにつれ、被覆層の表面に十分な数の凸部を形成することができず、トナーとの混合攪拌時に、キャリア表面にトナースペントが発生し易く、帯電性が悪くなる傾向があり、２０重量部より多くなるにつれ、被覆層組成物の粘度が上昇し、コア表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層が得られなくなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００５７】
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第１乃至第５の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記凸部が、略半球面状に形成された表面形状を備えている構成を有している。
【００５８】
この構成により、第１乃至第５の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００５９】
（１）凸部が、略半球面状に形成された表面形状を有するにより、凸部の形状が安定し、長期間に渡って、キャリアの被覆層の磨耗、トナースペントの発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００６０】
上記課題を解決するためになされた第７の発明は、第２乃至第６の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子である構成を有している。
【００６１】
この構成により、第２乃至第６の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００６２】
（１）凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子であることにより、キャリアの表面に形成する被覆層に凸部形成材を混ぜるだけで半球面状の凸部を複数個形成することができ、トナーと混合攪拌する際に、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触するのをより確実に防ぐことができる。
【００６３】
ここで、球状粒子の真球度（％）は、対象とする粒子の長径をＡ、短径をＢとするとき、｛１−（Ａ−Ｂ）／（（Ａ＋Ｂ）／２）｝×１００（％）で表される。測定は対象とする粒子の光学顕微鏡または電子顕微鏡写真を撮影し、撮影した粒子の径を計ることによって行う。
【００６４】
凸部形成材である球状粒子の真球度が９０％より小さくなるにつれ、長径と短径の差が大きくなり過ぎて凸部を球面状に形成することができず、トナーとの混合攪拌時に、キャリア表面にトナースペントを引き起こし易く、帯電性が悪くなる傾向があり、９９％より大きくなるにつれ、歩留まりが低下し易く、生産性に欠ける傾向があり、いずれも好ましくない。
【００６５】
凸部形成材である球状粒子の平均粒径が１．５μｍより小さくなるにつれ、凸部形成材が被覆層に埋没して表面に突出し難くなり、球面状の凸部を形成することが困難になる傾向があり、１０μｍより大きくなるにつれ、キャリアとトナーとの混合攪拌時に、キャリアの被覆層表面に形成される凸部と凸部との間にトナーが付着し易くなり、キャリア表面にトナースペントが発生し、帯電性が悪くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００６６】
上記課題を解決するためになされた第８の発明は、第１乃至第７の発明の内いずれか１項に記載のキャリアであって、前記被覆層が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを備えている構成を有している。
【００６７】
この構成により、第１乃至第７の発明の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００６８】
（１）被覆層が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを有することにより、被覆層を均一に形成することができると共に、被覆層表面に凸部形成材を突出させて保持することができ、被覆層に滑らかな凸部を複数個設けることができ、トナーとキャリアの被覆層が直接、接触するのを確実に防止でき、安定した帯電性をえることができる。
【００６９】
ここで、表面粗さＲｚは、ＪＩＳハンドブック３４金属表面処理に記載の表面粗さ評価基準であり、接触式等の表面粗さ計により求められる断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分において、平均線に平行、かつ、断面曲線を横切らない直線から縦倍率の方向に測定した最高から５番目までの山頂の標高の平均値と最深から５番目までの谷底の標高の平均値との差の値をマイクロメートルで表したものをいう。
【００７０】
被覆層の表面粗さＲｚが２μｍより小さくなるにつれ、歩留まりが低下し易く、生産性に欠ける傾向があり、１０μｍより大きくなるにつれ、凸部が被覆層の表面の粗さの中に紛れ、独立した半球面状の凸部を形成することが困難になる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００７１】
上記課題を解決するためになされた第９の発明は、現像剤であって、請求項１乃至８の内いずれか１項に記載のキャリアと、トナーと、を備えている構成を有している。
【００７２】
この構成により、以下のような作用を有する。
【００７３】
（１）キャリアの被覆層に滑らかな凸部を複数個設け、また、適度な表面粗さを与えたことにより、トナーとキャリアの被覆層との接触面積を小さくすることができ、キャリアの被覆層の磨耗やトナースペントによる帯電性の変化を引き起こすことがなく、長期間安定した帯電性を保持することができ、現像器の耐久性を向上させることができ、長期にわたる現像を行った際にも、鮮明な画像を安定して得ることができる。
【００７４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、各図に基づいて説明する。
【００７５】
図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるキャリアを示す拡大模式断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）におけるＡ部拡大模式断面図である。
【００７６】
図１中、１１は本発明の実施の形態１におけるキャリア、１２は鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属や、マグネタイト、フェライト等の金属酸化物等で粒径が３０μｍ〜３００μｍの略球状に形成されたキャリア１１の芯材となるコア、１３はコア１２の表面に形成されたキャリア１１の被覆層、１３ａは被覆層１３の表面に突出して複数形成された
略半球状の表面形状を有する凸部である。
【００７７】
被覆層１３は、シリコーン樹脂１００重量部に対し、導電材である平均粒径が０．０５μｍ〜５μｍのカーボンブラックを５重量部〜１５重量部、凸部形成材である真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成されたシリコーンゴムパウダー、ナイロンパウダー、アクリルパウダー等の樹脂粉、鉄、銅、アルミ等の金属粉、およびアルミナ、シリカ、ジルコニア等のセラミック粉などの球状粒子を５重量部〜２０重量部含む被覆層組成物により形成した。
【００７８】
被覆層１３の樹脂成分としてシリコーン樹脂を使用することにより、被覆層１３表面の離型性が良く、生産性、低コスト性に優れる。
【００７９】
導電材の量がシリコーン樹脂１００重量部に対して５重量部より少なくなるにつれ、キャリア１１の被覆層１３の導電性が所定の値よりも低くなり、トナーに対し好適な帯電性を与えることができなくなる傾向があり、２０重量部より多くなるにつれ、キャリア１１の被覆層１３の導電性が所定の値よりも高くなり、トナーに対し好適な帯電性を与えることができなくなると共に、被覆層組成物の粘度が上昇し、キャリア１１のコア１２表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層１３が得られなくなる傾向があることがわかった。
【００８０】
また、導電材であるカーボンブラックのカーボンの平均粒径が０．０５μｍより小さくなるにつれ、加工や取扱いが困難となって生産性に欠け、５μｍより大きくなるにつれ、被覆層１３の表面付近に位置したカーボン粒子により被覆層１３の表面に凹凸が発生し、トナーとの混合攪拌時に、キャリア１１の表面にトナースペントを引き起こし易くなり、帯電性が悪くなることがわかった。
【００８１】
キャリア１１の被覆層１３に分散させるカーボンの平均粒径を５μｍ以下とすることで、被覆層１３の表面付近に位置したカーボン粒子が、被覆層１３の表面を荒らすことがなく、滑らかな形状をえられることがわかった。
【００８２】
凸部形成材がシリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部より少なくなるにつれ、被覆層１３の表面に十分な数の凸部１３ａを形成することができず、トナーとの混合攪拌時に、キャリア１１表面にトナースペントが発生し易く、帯電性が悪くなる傾向があり、２０重量部より多くなるにつれ、キャリア１１の被覆層組成物の粘度が上昇し、コア１２表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層１３が得られなくなる傾向があることがわかった。
【００８３】
また、凸部形成材である球状粒子の真球度が９０％より小さくなるにつれ、長径と短径の差が大きくなり過ぎて凸部１３ａを半球面状に形成することができず、トナーとの混合攪拌時に、キャリア１２表面にトナースペントを引き起こし易く、帯電性が悪くなる傾向があり、９９％より大きくなるにつれ、歩留まりが低下し易く、生産性に欠ける傾向があることがわかった。
【００８４】
凸部形成材である球状粒子の平均粒径が１．５μｍより小さくなるにつれ、凸部形成材が被覆層１３に埋没して表面に突出し難くなり、球面状の凸部１３ａを形成することが困難になる傾向があり、１０μｍより大きくなるにつれ、キャリア１１とトナーとの混合攪拌時に、キャリア１１の被覆層１３表面に形成される凸部１３ａ同士の間にトナーが付着し易くなり、キャリア１１表面にトナースペントが発生し、帯電性が悪くなる傾向があることがわかった。
【００８５】
また、被覆層の表面粗さＲｚは２μｍ〜１０μｍに形成した。被覆層１３の表面粗さＲｚが２μｍより小さくなるにつれ、歩留まりが低下し易く、生産性に欠ける傾向があり、１０μｍより大きくなるにつれ、凸部１３ａが被覆層１３の表面の粗さの中に紛れ、独立した球面状の凸部１３ａを形成することが困難になる傾向があることがわかった。
【００８６】
以上のように形成された実施の形態１におけるキャリアを用いた現像剤について、以下、図面を用いて説明する。
【００８７】
図２（ａ）は本発明の実施の形態１におけるキャリアを用いた現像剤を示す拡大模式断面図であり、図２（ｂ）は（ａ）におけるＢ部拡大模式断面図である。
【００８８】
図２中、１４はキャリア１１の周りに静電気により引きつけられたトナー、２０は本発明の実施の形態１におけるキャリア１１を用いた２成分系の現像剤である。
【００８９】
現像器内部でトナー１４とキャリア１１を混合攪拌する際に、トナー１４がキャリア１１表面の凸部１４で接触するので、トナー１４がキャリア１１の被覆層１３に直接、接触するのを防止でき、キャリア１１の被覆層１３の磨耗を低減させることができ、トナースペントの発生を抑えることができる。
【００９０】
以上のように本発明の実施の形態１におけるキャリア及びそれを用いた現像剤は構成されているので、以下のような作用を有する。
【００９１】
（１）キャリア１１の芯材となるコア１２表面に被覆層１３を形成し、さらに被覆層１３の表面に凸部１３ａを複数個形成したので、現像器内部でトナー１４とキャリア１１を混合攪拌する際に、トナー１４とキャリア１１の被覆層１３が直接、接触する接触面積を小さくすることができ、キャリア１１の被覆層１３の磨耗、トナースペントを改善することができ、長期間、安定した画像を得ることができる。
【００９２】
（２）シリコーン樹脂を含む被覆層１３をキャリア１１のコア１２の表面に被覆することにより、キャリア１１の表面の離型性を向上させることができ、トナー１４の付着力を低下させることができ、キャリア１１の表面へのトナースペントの発生を防止することができる。
【００９３】
（３）被覆層１３が導電材を含むことにより、キャリア１１の被覆層１３の導電性を調整することができ、トナー１４との摩擦帯電においてトナー１４を所定の帯電量に帯電させることができ、画像品質を向上させることができる。
【００９４】
（４）導電材がカーボンブラックであることにより、キャリア１１の被覆層１３に適度な導電性を付与することができると共に、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有することにより、被覆層１３の表面を滑らかに形成することができ、被覆層１３の表面に凸部形成材を保持して凸部１３ａを形成することができ、キャリア１１の被覆層１３の磨耗、トナースペントを改善することができる。
【００９５】
（５）シリコーン樹脂１００重量部に対し、５重量部〜１５重量部の導電材が含まれていることにより、均一な厚みの被覆層１３を形成することができ、トナー１４に対し好適な帯電性を与えることができ、画像品質の向上を図ることができる。
【００９６】
（６）シリコーン樹脂１００重量部に対し、凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれていることにより、均一な厚みの被覆層１３を形成することができると共に、被覆層１３の表面に十分な数の凸部１３ａを形成することができ、キャリア１１の被覆層１３の磨耗
、トナースペントを効果的に改善することができ耐久性を向上させることができる。
【００９７】
（７）凸部１３ａが、略半球面状に形成された表面形状を有するにより、凸部１３ａの形状が安定し、長期間に渡って、キャリア１１の被覆層１３の磨耗、トナースペントの発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００９８】
（８）凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子であることにより、キャリア１１の表面に形成する被覆層１３に凸部形成材を混ぜるだけで球面状の凸部１３ａを複数個形成することができ、トナー１４と混合攪拌する際に、トナー１４とキャリア１１の被覆層１３が直接、接触するのをより確実に防ぐことができる。
【００９９】
（９）被覆層１３が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを有することにより、被覆層１３を均一に形成することができると共に、被覆層１３の表面に凸部形成材を突出させて保持することができ、被覆層１３に滑らかな凸部１３ａを複数個設けることができ、トナー１４とキャリア１１の被覆層１３ａが直接、接触するのを確実に防止でき、安定した帯電性をえることができる。
【０１００】
（１０）キャリア１１の被覆層１３に滑らかな凸部１３ａを複数個設け、また、適度な表面粗さを与えることによりトナー１４と被覆層１３との接触面積を小さくした現像剤２０を用いることで、キャリア１１の被覆層１３の磨耗やトナースペントによる帯電性の変化を引き起こすことがなく、長期間安定した帯電性を保持することができ、現像器の耐久性を向上させることができ、長期にわたる現像を行った際にも、鮮明な画像を安定して得ることができ、省資源性に優れる。
【実施例１】
【０１０１】
以下、本発明の実施例を説明する。
【０１０２】
まず、キャリアの被覆層組成物の製造方法について説明する。
【０１０３】
被覆層を形成する組成物の樹脂成分として、東レ・ダウコーニングシリコーン社製シリコーン樹脂ＳＲ−２４１１（固形分２０％）５００ｇ（樹脂成分１００ｇ）を容量２Ｌの硬質樹脂製容器にとり、次に、導電材として、Ｈｕｂｅｒ社製ミディアム・サーマルカーボンを所定の量（（表２）、（表３）参照）秤量し、投入した。更に、φ５ｍｍジルコニア球状粒子を分散メディアとして、５００ｃｃカップ一杯分を投入した。その後、容器を密封し、ボールミル架台で、所定の時間分散させた。分散液をサンプリングし、フルスケール２５μｍの粒ゲージを用い、カーボンの分散状態を評価した。その後、凸部形成材である球状粒子を所定の量（（表２）、（表３）参照）投入し、更に、ボールミル架台で、所定の時間分散、排出した。その後、分散液の粘度調整のために、有機溶剤であるトルエンを適当量調合、攪拌して、キャリアの被覆層を形成する被覆層組成物溶液を得た。
【０１０４】
凸部形成材として、真球度９９％の球状シリカ（株式会社アドマテック製アドマファイン）、真球度９０％のガラスビーズ（株式会社東芝バロティーニ製中空ガラスビーズ）、真球度７０％の不定形シリカ（株式会社富士シリシア化学製サイリシア）を用いた。この凸部形成材Ｃ１〜Ｃ５の特徴を（表１）に示す。
【０１０５】
【表１】
【０１０６】
次に、本発明のキャリアの製造方法を説明する。
【０１０７】
キャリアの芯材となるコア材料として、市販のフェライトキャリア（ＦＬ−１５０Ｔ、パウダーテック社製）を用いた。コア材料２ｋｇを流動床に投入し、コア材料を流動させた状態で、スプレー塗装方法により、被覆層組成物溶液を塗装した。該組成物の投入量は、キャリア重量に対して０．７重量％とした。また、スプレー塗装時には、流動床に８０℃の温風を吹き込み、キャリア表面に塗装された該組成物の表面乾燥を行った。その後、該組成物を塗装したコア材料をステンレス製バットにとり、２００℃３時間の乾燥を行い、キャリアを得た。
【０１０８】
このようにして作製したキャリアを用いて、現像性試験を行った。
【０１０９】
試験に用いた現像剤は、前述のキャリアと、当社製トナー（品番ＦＣＳ１９７０）を調合し、トナー濃度５％の配合比とした。この現像剤を現像器に６００ｇ計り取り、当社製プリンタＷＯＲＫＩＯ ＤＰ−３０１０に装着し、現像性試験を行った。
【０１１０】
現像性試験で行った評価項目は、初期と１２万枚印刷後の帯電量とカブリ及び、キャリアの被覆層の電子顕微鏡観察による磨耗の評価を行った。帯電量については、ブローオフ摩擦帯電量測定装置（東芝ケミカル社製）を用いて評価を行った。
【０１１１】
キャリア９．５ｇとトナー０．５ｇをポリエチレン製１００ｍｌ容器にとり、この容器を回転台上で毎分３００回転の速度で５分間回転させ、その後、キャリアとトナーの混合物約１ｇを取り出す。これをブローオフ摩擦帯電量測定装置にかけ、計測された帯電量をトナー１ｇ当たりに換算したものを帯電量とした。
【０１１２】
カブリについては、白色計ＭＯＤＥＬＺ−１００１ＤＰ（日本電色工業社製）を用いて、用紙の白地部分に発生したカブリの絶対濃度を白色計で測定した。
【０１１３】
以下に実施例及び比較例の現像性試験結果について説明する。
【０１１４】
実施例及び比較例に用いたキャリアの被覆層組成物と特性、及び評価結果を（表２）及び（表３）に示す。
【０１１５】
【表２】
【０１１６】
【表３】
【０１１７】
（実施例１）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ１を用いて被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１．５μｍ、真球度は９９％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化は小さく、また、被覆層の表面状態も良好であった。
【０１１８】
（実施例２）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ３を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１０μｍ、真球度は９０％であ
り、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化は小さく、また、被覆層の表面状態も良好であった。
【０１１９】
（実施例３）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ１を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１．５μｍ、真球度は９９％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化は小さく、また、被覆層の表面状態も良好であった。
【０１２０】
（実施例４）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ３を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１０μｍ、真球度は９０％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化は小さく、また、被覆層の表面状態も良好であった。
【０１２１】
（比較例１）シリコーン樹脂、導電材を用い、凸部形成材を含まない被覆層組成物を作製した。１２万枚印刷後の帯電量、カブリの数値変化が大きく、また、被覆層表面の磨耗が観察された。これは凸部形成材を含まないことにより、被覆層の表面に凸部が形成されなかったためである。
【０１２２】
（比較例２）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ１を用い被覆層組成物を作製した。導電材の粒径が大き過ぎることにより、導電材の分散が不十分で、被覆層に表面荒れが発生し、均一な被覆層が得られず、以降の評価を中止した。
【０１２３】
（比較例３）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ２を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は０．３μｍ、真球度は９９％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化が大きく、また、被覆層表面の磨耗が観察された。これは凸部形成材の球状粒子の平均粒径が０．３μｍと小さいことにより、凸部形成材が被覆層に埋没し、球面状の凸部が形成されなかったためである。
【０１２４】
（比較例４）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ４を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は４５μｍ、真球度は９０％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化が大きく、また、被覆層の表面の観察ではトナースペント及び、球状粒子が脱落した跡が観察された。これは凸部形成材の球状粒子の平均粒径が４５μｍと大きいことにより、凸部と凸部との間が開き過ぎてトナーが付着し易くなったためである。
【０１２５】
（比較例５）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ５を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１．４μｍ、真球度は７０％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化が大きく、また、被覆層の表面の観察ではトナースペント及び磨耗が観察された。これは、球状粒子の長径と短径の差が大きくなり過ぎて凸部を球面状に形成することができなかったためである。
【０１２６】
（比較例６）シリコーン樹脂、導電材及び凸部形成材Ｃ１を用い被覆層組成物を作製した。作製した該組成物中に含まれる球状粒子の平均粒径は１．５μｍ、真球度は９９％であり、１２万枚印刷後の帯電量、カブリの変化が大きく、また、被覆層の表面の磨耗が観察された。これは樹脂成分１００重量部に対し凸部形成材が３０重量部と多く、被覆層組成物の粘度が上昇し、コア表面へ該組成物をコートする際に該組成物の流動性が低下し易く、均一な厚みの被覆層が得られなかったためである。
【０１２７】
以上の結果から、本発明のキャリア及びそれを用いた現像剤によれば、現像器内部でキャリア表面が、磨耗したり、トナースペントを引き起こしたりすることがなく、長期間安
定して帯電安定性を維持することができ、鮮明な画像を得ることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、画像形成装置に用いる２成分系現像剤のキャリア及びそれを用いた現像剤に関し、現像器内部でキャリア表面が、磨耗したり、トナースペントを引き起こしたりすることがなく、長期間安定して帯電安定性を維持することができる信頼性に優れたキャリアの提供及びそれを用いて鮮明な画像を得ることができ、現像器の耐久性を向上させることができる長寿命性、省資源性に優れた現像剤の提供を実現するものであり、近年の画像品質の長期安定化、現像器のコストダウンに対する要求を満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるキャリアを示す拡大模式断面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ部拡大模式断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１におけるキャリアを用いた現像剤を示す拡大模式断面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ部拡大模式断面図
【図３】従来の画像形成装置を示す要部断面図
【図４】（ａ）従来の現像剤を示す拡大模式断面図、（ｂ）（ａ）におけるＣ部拡大模式断面図
【符号の説明】
【０１３０】
１１ キャリア
１２ コア
１３ 被覆層
１３ａ 凸部
１４ トナー
２０ 現像剤
１０１ 従来の画像形成装置
１０２ 現像器
１０３ 現像剤攪拌ローラ
１０４ 現像剤層形成ブレード
１０５ マグネットローラ
１０６ 感光体ベルト
１１０ 従来の２成分系の現像剤
１１１ キャリア
１１２ コア
１１３ 表層材
１１３ａ 表面
１１４ トナー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材となるコアと、前記コア表面に形成された被覆層と、前記被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を有することを特徴とするキャリア。
【請求項２】
前記被覆層組成物が、シリコーン樹脂と、導電材と、凸部形成材と、を含有することを特徴とする請求項１に記載のキャリア。
【請求項３】
前記導電材が、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有するカーボンブラックであることを特徴とする請求項２に記載のキャリア。
【請求項４】
前記シリコーン樹脂１００重量部に対し、前記導電材が５重量部〜１５重量部含まれていることを特徴とする請求項２又は３に記載のキャリア。
【請求項５】
前記シリコーン樹脂１００重量部に対し、前記凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれていることを特徴とする請求項２乃至４の内いずれか１項に記載のキャリア。
【請求項６】
前記凸部が、略半球面状に形成された表面形状を有することを特徴とする請求項１乃至５の内いずれか１項に記載のキャリア。
【請求項７】
前記凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子であることを特徴とする請求項２乃至６の内いずれか１項に記載のキャリア。
【請求項８】
前記被覆層が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを有することを特徴とする請求項１乃至７の内いずれか１項に記載のキャリア。
【請求項９】
請求項１乃至８の内いずれか１項に記載のキャリアと、トナーと、を有することを特徴とする現像剤。
【請求項１】
芯材となるコアと、前記コア表面に形成された被覆層と、前記被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を有することを特徴とするキャリア。
【請求項２】
前記被覆層組成物が、シリコーン樹脂と、導電材と、凸部形成材と、を含有することを特徴とする請求項１に記載のキャリア。
【請求項３】
前記導電材が、０．０５μｍ〜５μｍの平均粒径を有するカーボンブラックであることを特徴とする請求項２に記載のキャリア。
【請求項４】
前記シリコーン樹脂１００重量部に対し、前記導電材が５重量部〜１５重量部含まれていることを特徴とする請求項２又は３に記載のキャリア。
【請求項５】
前記シリコーン樹脂１００重量部に対し、前記凸部形成材が５重量部〜２０重量部含まれていることを特徴とする請求項２乃至４の内いずれか１項に記載のキャリア。
【請求項６】
前記凸部が、略半球面状に形成された表面形状を有することを特徴とする請求項１乃至５の内いずれか１項に記載のキャリア。
【請求項７】
前記凸部形成材が、真球度９０％〜９９％、平均粒径１．５μｍ〜１０μｍに形成された球状粒子であることを特徴とする請求項２乃至６の内いずれか１項に記載のキャリア。
【請求項８】
前記被覆層が、２μｍ〜１０μｍの表面粗さＲｚを有することを特徴とする請求項１乃至７の内いずれか１項に記載のキャリア。
【請求項９】
請求項１乃至８の内いずれか１項に記載のキャリアと、トナーと、を有することを特徴とする現像剤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１８１２９（Ｐ２００６−１８１２９Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９７５５０（Ｐ２００４−１９７５５０）
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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